3.10: Ossidazione e riduzione di molecole organiche

La produzione di energia all’interno di una cellula coinvolge molti percorsi chimici coordinati. La maggior parte di questi percorsi sono combinazioni di reazioni di ossidazione e riduzione, che si verificano contemporaneamente. Una reazione di ossidazione strappa un elettrone da un atomo in un composto e l’aggiunta di questo elettrone a un altro composto è una reazione di riduzione. Poiché l’ossidazione e la riduzione di solito avvengono insieme, queste coppie di reazioni sono chiamate reazioni redox.

La rimozione di un elettrone da una molecola, si traduce in una diminuzione dell’energia potenziale nel composto ossidato. Tuttavia, l’elettrone (a volte come parte di un atomo di idrogeno) non rimane non legato nel citoplasma di una cellula. Piuttosto, l’elettrone viene spostato in un secondo composto, riducendo il secondo composto. Lo spostamento di un elettrone da un composto all’altro rimuove parte dell’energia potenziale dal primo composto (il composto ossidato) e aumenta l’energia potenziale del secondo composto (il composto ridotto). Il trasferimento di elettroni tra le molecole è importante perché la maggior parte dell’energia immagazzinata negli atomi e utilizzata per alimentare le funzioni delle celle è sotto forma di elettroni ad alta energia. Il trasferimento di energia sotto forma di elettroni ad alta energia consente alla cella di trasferire e utilizzare l’energia in modo incrementale, in piccoli pacchetti piuttosto che in un singolo scoppio distruttivo.

Nei sistemi viventi, una piccola classe di composti funziona come navette elettroniche: si legano e trasportano elettroni ad alta energia tra i composti in percorsi biochimici. I principali trasportatori di elettroni che considereremo derivano dal gruppo delle vitamine del gruppo B e sono derivati dei nucleotidi. Questi composti possono essere facilmente ridotti (cioè accettano elettroni) o ossidati (perdono elettroni). La nicotinammide adenina dinucleotide (NAD) è derivata dalla vitamina B3, niacina. NAD⁺ è la forma ossidata della molecola; Il NADH è la forma ridotta della molecola dopo che ha accettato due elettroni e un protone (che insieme sono l’equivalente di un atomo di idrogeno con un elettrone in più).

Questo testo è adattato da Openstax, Biology 2e, Sezione 7.1 Energia nei sistemi viventi